一位逝者细胞的贡献 ——记海拉宫颈癌细胞的传奇与启迪

作者：中日友好医院  曹兴午教授

50年代在协和医学院工作，为了研究病毒需要，不时都看到在病毒室进行传代培养海拉细胞（HeLa）株。当时司空见惯、不计其事，近年看到其细胞的贡献，深有感悟，结合我的实验，特录下对临床实验室工作可能是一种启迪。

海拉细胞是世界上第一株通过体外培养并能够连续传代的人宫颈癌细胞株。该细胞株是盖（G.O.Gey,1951年），从一位叫亨丽埃塔-拉克斯（Henrietta Lacks）的患者子宫颈癌分离得到的，以其姓名首位字母He La组成命名的，主要用于细胞研究、病毒感染（病毒必须在活细胞内存活）保存和肿瘤等研究工作。

一、海拉细胞起源与贡献

Henrietta Lacks 女士

Henrietta Lacks，一位出生于美国弗吉尼亚州种植烟草农户家的黑人女性，曾经生育了5个孩子。1951年1月，30岁的Lacks发现自己的腹部出现了一个硬块，随即前往约翰•霍布金斯大学医院接受治疗。诊断结果显示，Lacks患上了子宫颈癌。在其不知情的情况下，其主治医生采集了Lacks身上的癌组织标本，在器皿内进行了实验性传代培养，没想到细胞大量繁殖、生长良好，为此，肿瘤细胞体外培养实验大获成功，为以后的防治肿瘤研究提供了体外实验样本，开创了活体细胞研究的先河。图1.2为海拉细胞在不同显微镜下的形态。

图1相差显微镜下的海拉细胞

图2显示海拉细胞的骨架（激光共聚焦显微镜下）

虽然同年10月，Lacks去世了，但是从Lacks身上采集的细胞却没有死亡，出现的生长迹象，每隔24小时细胞数量就可以增加一倍，每天需要更换营养液，保持其营养、生存和生长的条件，为此，被称为“不死”的细胞，流传世代。已经流芳百世了。

在以后的岁月中，海拉细胞被提供给了世界各地的研究机构，用于癌症研究和制药等科学实验。可喜的是当时协和医学院病毒室就引进了该细胞株，专门有人负责培养，持久传代提供实验研究。

海拉细胞曾被用于调查原子弹爆炸后对人体细胞造成的影响，也曾搭载美国和苏联的火箭升空，被人们用于研究失重状态下的细胞增殖与失重细胞学课题研究。据医学及生物学数据库“PubMed”显示，与采用海拉细胞进行相关研究的论文数目，超过了65000份。进入21世纪以来，已经有5个基于海拉细胞的研究成果获得了诺贝尔奖，其中包括“发现人类乳头瘤病毒（HPV）”、“发现及开发绿色荧光蛋白质”等科学成果，说明其对科学的贡献。

海拉细胞已经成为医学研究中十分重要的实验研究模式。迄今为止，海拉细胞已在单细胞传代培养状态下存活了18000代，如果以代计算，相当于人类的45万年！据推算，迄今为止培养出的海拉细胞已经超过了5000万吨，其体积相当于100多幢纽约帝国大厦。当年，Lacks并不知道自己的细胞已经被用于医学研究，直到20多年之后，Lacks的家属才知道海拉的细胞至今依然存活，继续为人类健康发挥着积极作用和做出不朽贡献。

美国莫尔豪斯医科大学的罗兰德•帕蒂略教授，为了称颂Lacks为人类作出的贡献，每年都举办纪念集会，介绍他的事迹。他指出：“海拉的故事，在科学界、伦理界以及社会上引起了巨大议论和反响。Lacks已经成为一位圣女贞德那样的历史英雄人物。”2010年3月，帕蒂略教授捐款为Lacks树立了墓碑。墓碑上镌刻着这样一行字：“她的细胞，将永远造福于人类”。千万不要忘记对逝者的贡献、尊重与敬仰。科学研究的历史，都有承前启后的发展轨迹，尊重历史、尊重他人是人类崇高的美德。

海拉细胞产生的生物产业价值早已达到数亿美元，但Lacks家族从未因海拉细胞的应用得到任何的经济补偿。记者Rebecca Skloot（她曾于2010年出版过关于海拉细胞的著作《不朽的Henrietta Lacks》）表示，Lacks家族从未向任何部门和组织就海拉细胞索要过一分钱。科学是一种奉献，逝者是无私的。后人应传承美德与精神。

2013年3月初， 德国海德堡的欧洲分子生物学实验室Lars Steinmetz教授领导的研究小组认为：海拉细胞基因组有助于检验基因变异，及如何对基本的生物功能产生影响，并且他们愿意将研究成果与众多其他致力于研究海拉细胞系的科学家分享。于是他们公布了海拉细胞基因组的数据，但是这一举动却将自身置于生物伦理学的风暴中心。

Lacks家族，以及其他科学家和生物伦理学家批判将基因序列公开发布这一行为，认为海拉细胞系的提取并未获得Lacks本人的同意，并且Steinmetz与他的团队发布的研究成果可能会泄露依然健在的Lacks后代的基因特征。

作为回应，Steinmetz与他的团队将基因组数据从公共数据库中移除。Steinmetz说：“我们感到很惊讶，根本没想到会导致这样的后果。我们尊重Lacks家人的意愿，绝对不是蓄意发布研究成果使他们陷入焦虑。

经过美国华盛顿大学的科研人员，通过与Lacks家族协商与讨论后，终于获得家族成员的许可，在美国国立卫生研究院（NIH）HeLa基因组数据新政策允许下，将海拉细胞系的基因组图谱公之于众。2013年将其发表在8月8日出版的自然（Nature）杂志上。可谓科学界的一大幸事。科学成果世界分享。

华盛顿大学的科研人员通过研究海拉细胞的基因组对癌症机制又有了新的认识。之前有研究表明，HeLa细胞基因组中包含诱发宫颈癌的人类乳头状瘤病毒DNA。该病毒的DNA已经嵌入致癌基因MYC中。新的研究发现，在包含病毒DNA的基因组中，MYC被活化；而不含病毒DNA的基因组中，MYC的活性极低。这说明人类乳头状瘤病毒DNA发挥着MYC基因开关的作用。这或许是肿瘤发生的一个潜在机制。

NIH 下属的国家人类基因组研究所所长 Eric D. Green 说：“生成的海拉细胞系全基因组序列是一个宝贵的资源，基于利用这些细胞的研究有可能促成新的生物医学认识。我们非常感谢 Lacks 家族同意建立一个框架，使得研究人员能够获得这些宝贵的数据。而Henrietta Lacks的孙女Jeri Lacks Whye表示：“我们高兴成为海拉科学的一部分”。科学研究需要重多的贡献与牺牲。

二、我的废物利用

培养海拉细胞每天都有更换营养液，其成分都是上乘，需要外汇购买，每天换液全部丢弃，觉得太可惜了，我当时经常制作培养基进行阿米巴传代培养研究，也需要定期传种，我突发奇想：如此好的营养液，能不能进行低等动物阿米巴培养，何不把废弃的营养液留下来试一试呢？付诸实施后取得非常显著的结果，营养液培养的阿米巴生长非常旺盛，继代培养400代管。除了溶组织阿米巴外，还进行脆弱双核阿米巴、结肠阿米巴、阴道滴虫的培养均获的成功。与经典的培养基比较显示其优越性，并总结成论文。其间用海拉细胞培养废液培养基，与药厂合作，进行了灭滴灵（甲硝唑）杀灭溶组织阿米巴药物敏感实验，取得第一手资料。利用阿米巴与共生菌培养研究、溶组织型与肠腔型阿米巴的培养观察，丰富了知识，锻炼了操作与科研思维能力。

90年代又以新鲜营养液进行了精子的孵育，取得了可喜的结果。一个奇想导致了半生的延续探索。所以读起来海拉细胞的贡献总十分兴奋与回味。

三、给我们的启迪

1. 盖（G.O.Gey）敏锐的观察力和睿智的智慧，将临床实验诊断中的细胞，没有作为“废物”，丢弃，而是实验、传代、保存的形式，开创了科学研究的新起点。这正是在医学诊疗过程中应具备的科研意识，是创新型人才必须具备的条件与素质，临床实验研究人员必须训练和具有的能力。从别人的经验中吸取思路，启迪自己是智慧与能力。

2. 充分展示了“科学研究的创意，往往孕育对人类的贡献，虽然成就大小不同，但意义一样”这一规律。细节决定成败，微小的细胞带了巨大的科学研究成果与经济效益，这就是科学研究的奥秘与魅力。

3. 逝者为医学事业的贡献，应当充分尊重、敬仰，值得提倡和学习。

4. 历数海拉细胞的经历，可以看出科学研究，必须持之以恒，没有千锤百炼是看不到效果的，急功近利的科学研究的大忌。

5. 虽然科学研究都带有不确定性，实践是检验的标准，让时间帮助选择、帮助决定。为此，科学研究一定具有执着、百折不挠的精神，是取得成功的秘诀。